雾天条件下,成像设备采集到的图像、视频都会发生一定程度的降质,导致图像中的目标信息模糊难以辨识,对成像设备在目标检测识别与跟踪、遥感观测等领域的应用产生不良影响,因此对数字图像去雾技术的研究具有重要意义。目前去雾算法的研究取得了较大的进展,但是现有算法对光晕效应以及白亮区域的色彩失真处理仍存在不足,并且算法的计算复杂度较高,极大地限制去雾算法的工程应用。随着现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Logic Gate Array,FPGA）的性能越来越突出,在图像处理领域应用案例日渐增多,基于FPGA的实时去雾系统的研究逐渐成为热点。现有去雾系统处理的图像分辨率较低,系统的鲁棒性和实时性也存在较大缺陷。为解决上述的问题,本文设计了一种对光晕效应以及白亮区域的色彩失真处理效果良好的去雾算法,结合本文算法设计一套基于FPGA的实时去雾系统。本文的主要工作包括3个方面:（1）基于暗通道先验的去雾算法设计。基于传统暗通道去雾算法的研究,着重分析了暗通道先验去雾算法中参数的选取对去雾效果的影响以及暗通道先验算法的不足。针对去雾后的光晕效应,本文设计双尺度最小梯度滤波方法求取透射率,使用不同尺度的窗口求取暗通道图,进而求解出透射率图,精简了透射率处理过程,同时有效解决了光晕效应;针对白亮区域色彩失真问题,本文设计基于阈值分割的透射率补偿方法,采用经验值加串口微调的方式设置阈值,实现对透射率的补偿,避免了白亮区域透射率的过低估计,在一定程度解决白亮区域的色彩失真问题;针对大气光值估算复杂的问题,设计基于亮度直方图统计的大气光值估算方法。对于图像去雾过程,该方法有效地降低大气光值的计算复杂度。对于视频去雾过程,根据帧间相关性对帧间的大气光值进行平滑,有效地解决了大气光值跳变引起的视频帧闪烁问题。（2）基于FPGA的去雾算法再设计。本文设计了一套基于FPGA的去雾系统硬件平台,以HDMI输入或者相机作为系统输入,FPGA作为核心处理单元,以HDMI作为系统输出。结合FPGA的高并行以及流水线优势对算法部分步骤进行再设计。根据视频相邻帧的关联,基于前一帧计算的透射率和大气光值,完成当前帧的去雾,达到实时视频去雾效果,提高算法计算效率,具有较高的实用性。在双尺度求取暗通道过程中,对于最值串行排序运算延迟较大的问题,采用面积换速度的思想,降低6个时钟周期延迟;FPGA不适合进行浮点运算,耗费逻辑资源较多,因此将颜色空间变化等操作中的浮点数运算转换为定点数运算;图像复原、透射率计算等步骤中涉及大量的除法运算,将除法运算用移位运算代替。以上几点的改进在保障资源消耗平衡的同时,还能够提高算法执行速度。（3）去雾系统FPGA实现与系统测试。本文基于FPGA硬件平台对系统的各部分逻辑实现并且进行功能仿真。对系统功能进行测试,从主观感受和客观定量两个角度进行分析评价,结果表明本文设计的算法具有比传统算法更好的去雾效果,对光晕效应和色彩失真处理更好。本文基于FPGA系统实现的去雾算法结果相较于Matlab的仿真结果,在图像质量降低较小的情况下,对1920×1080的视频图像去雾帧率可达60fps,系统总功耗不超过5W,能应用在低功耗领域。